Los Fructooligosacáridos-Fos, una oportunidad para los desafíos de la avicultura actual

El término prebiótico fue descrito inicialmente en 1995, entendiéndose en ese momento como “un conjunto de ingredientes alimenticios que no pueden ser digeridos, con la capacidad de afectar benéficamente a un individuo mediante la estimulación selectiva de bacterias en el colon”, esta definición ha presentado modificaciones a través de los años llegando al 2017 donde el panel de consenso de la ISAPP propuso una definición simplificada indicando el término prebiótico como “un sustrato que es utilizado selectivamente por microorganismos hospedadores que confieren un beneficio para la salud”, (Gaggìa et al., 2010; La Fata et al., 2017). De acuerdo con este concepto para que un sustrato sea considerado con propiedades prebióticas debe cumplir con los siguientes criterios: 

• No ser hidrolizado o absorbido en el estómago o el intestino delgado. 

• Debe ser selectivo para bacterias comensales beneficiosas en el intestino como las bifidobacterias. 

• La fermentación del sustrato debe inducir efectos beneficiosos luminales o sistémicos dentro del huésped,
como mayor producción de ácidos
grasos de cadena corta, un mejor balance de la flora intestinal, etc.

La industria avícola ha logrado mejoras dramáticas en la producción de proteína a través de la selección genética y la nutrición, por lo cual cada vez se hace más necesario construir y promover un sistema digestivo en las aves que esté a la altura del desafío genético y productivo al que se van a enfrentar las aves en su ciclo de vida. Por tanto, aditivos y fibras funcionales se convierten en herramientas de necesidad para alcanzar los crecientes objetivos de la industria avícola (Ricke et al., 2020).

FRUCTOOLOGOSACÁRIDOS – FOS

Los fructooligosacáridos-FOS son oligosacáridos formados por unidades de fructosa con una glucosa terminal unida por puentes glicosídicos B- (2-1), estos son carbohidratos no digeribles considerados como oligosacáridos bifidogénicos (Flores-Maltos et al., 2016). Debido a sus enlaces B entre los monómeros de fructosa el mo sustratos selectivos para la microbiota intestinal, donde estimulan la proliferación de géneros bacterianos benéficos como Bifidobacterium spp y Lactobacillus spp, al mismo tiempo que inhiben otros como Escherichia coli y Salmonella spp. Esta capacidad de modular selectivamente la composición microbiana en el intestino de las aves, es lo que ha llevado en los últimos años a plantear este tipo de sustancias como herramientas útiles en la alimentación, convirtiéndose en una temática de extensa investigación aplicada para la industria (Shang et al., 2018; Xu et al., 2003).

EFECTO PREBIÓTICO DE LOS FRUCTOOLIGOSACÁRIDOS

Como ha sido mencionado anterior- mente, los fructooligosacáridos-FOS pueden ser fermentados en el intestino de las aves, por ciertos grupos bacterianos; esto genera como resultado la formación de compuestos benéficos y funcionales, como el ácido láctico, ácidos grasos de cadena corta (AGCC) y algunas sustancias antimicrobianas, que pueden mejorar la integridad de las células epiteliales del intestino, aumentando así la absorción de nutrientes y promoviendo un adecuado desarrollo y salud intestinal (Teng & Kim, 2018). En los últimos años se han evidenciado factores tanto nutricionales como genéticos que pueden modificar la abundancia de filos y familias bacterianas en los diferentes segmentos del intestino. Este equilibrio y desarrollo de la microbiota intestinal es dinámico y alterable, permitiendo que la suplementación con compuestos prebióticos en la alimentación de animales jóvenes establezca comunidades microbianas que promuevan el desarrollo de bacterias benéficas como Bifidobacterium y Lactobacillus, e inhibir otras como Escherichia coli y Salmonella (Teng & Kim, 2018). Al evaluar el efecto de la suplementación con fructooligosacáridos – FOS en la dieta de pollos de engorde, se ha evidenciado que gracias a estos compuestos la microbiota presenta una mayor diversidad, además los pollos suplementados con fructooligosacáridos-FOS presentan proliferación de géneros bacterianos con efectos beneficiosos para la salud del intestino como Akkermansia spp, Janthinobacterium spp, Butyrivibrio spp, Coprococcus spp y Paludibacter spp, lo que sugiere que estos son estimulados por el compuesto prebiótico que aumenta su proliferación y permite al animal obtener beneficios del metabolismo bacteriano (Shang et al., 2018). Como resultado de la fermentación de los fructooligosacáridos – FOS por las bifidobacterias y las bacterias ácido lácticas se producen ácidos grasos de cadena corta, siendo especialmente importante la formación de ácido butírico, de gran relevancia por su efecto directo sobre la salud de las células de la mucosa intestinal, que se ha visto asociado con un aumento en los indicadores de salud intestinal, entre ellos parámetros morfométricos como la altura de las vellosidades y la profundidad de las criptas, brindándole a los animales una mejor superficie de absorción de nutrientes provenientes del alimento (Akbaryan et al., 2019; Ricke et al., 2020).

EFECTO INMUNOLÓGICO

La modulación del sistema inmunológico de las aves es otro de los beneficios reconocidos de los prebióticos y especialmente de los oligosacáridos tipo fructooligosacáridos – FOS, reportándose que estos tienen la capacidad de modular el sistema inmunológico con diversos mecanismos de acción, como la estimulación en la producción de células de defensa, el aumento en títulos de inmunoglobulinas como la IgA, IgM e IgY y en la modulación de marcadores de inflamación especialmente a nivel del intestino (Janardhana et al., 2009; Shang et al., 2015). En la búsqueda del entendimiento de estos beneficios por parte de los fructooligosacáridos-FOS, se han planteado diferentes mecanismos, en donde se resalta que este tipo de moléculas pueden interactuar directamente con componentes del sistema inmune. Por otra parte, su función podría estar mediada por la modificación de la microbiota intestinal, hacia un balance funcional para el hospedador, donde se incentiva la producción de AGCC estimulando beneficios en la respuesta inmunológica de las aves (Bland et al., 2004; Dankowiakowska et al., 2013). La modulación de rutas de la inflamación es uno de los efectos benéficos relacionados con la suplementación de fructooligosacárido – FOS en las aves, al respecto se han evidenciado estudios donde la expresión génica de marcadores pro inflamatorios se logran modular llevándolos a estadios más benéficos para el animal, como se ha observa- do en gallinas retadas con Salmonella enteritidis, donde la suplementación de este tipo de oligosacáridos aumentó la expresión génica de TLR4 e INF y, además de incrementar la producción de IgA, mejorando la respuesta de los animales (Adhikari et al., 2018). En relación a esto, se ha reportado que la suplementación con fructooligosacáridos – FOS tiene la capacidad de regular las vías inmunológicas y metabólicas que modulan la respuesta inflamatoria promoviendo una mayor resistencia a patógenos (Adhikari et al., 2018; Shang et al., 2015, 2018). Por lo tanto, el sistema inmunológico de los pollos alimentados con dietas suplementadas con fructooligosacáridos-FOS puede permanecer más alerta y preparado para generar una respuesta más eficiente cuando es expuesto a retos ya sea patogénicos o por situaciones estresantes. Donde, además la interacción de estos compuestos con la microbiota influye de manera benéfica en el desarrollo y mantenimiento del sistema inmunológico al cambiar la dinámica de su composición, interrelacionarse con la inmunidad de las mucosas y alterando las vías inflamatorias, promoviendo un estadio funcional en pro de la salud del ave (Shang et al., 2015, 2018). Como conclusión general el uso de prebióticos tipo fructooligosacáridos – FOS, se plantea como una herramienta para las exigencias de la avicultura actual, que brinda la oportunidad de modular el sistema inmune a estadios que promuevan una mejor salud productiva, y la microbiota intestinal permitiendo una población microbiana que trabaje a favor del desarrollo intestinal y de los parámetros productivos de las aves. 

Autores:

Angi L. Montoya G., Medica Veterinaria Zootecnista Universidad de Caldas, Veterinaria de Innovación Promitec Jaime Andrés Ángel Isaza, Médico Veterinario Zootecnista, Msc. Ciencias Veterinarias, Nutrición de Monogástricos Universidad de Caldas, Nutricionista de Innovación Promitec

REFERENCIAS

Adhikari, P., Cosby, D. E., Cox, N. A., Franca, M. S., Williams, S. M., Gogal, R. M., Ritz, C. W., & Kim, W. K. (2018). Effect of dietary fructooligosaccharide supplementation on internal organs Salmonella colonization, immune response, ileal morphology, and ileal immunohistochemistry in laying hens challenged with Salmonella enteritidis. Poultry Science, 97(7), 2525–2533. https://doi.org/10.3382/ps/pey101 Akbaryan, M., Mahdavi, A., Jebelli-Javan, A., Staji, H., & Darabighane, B. (2019). A comparison of the effects of resistant starch, fructooligosaccharide, and zinc bacitracin on cecal short-chain fatty acids, cecal microflora, intestinal morphology, and antibody titer against Newcastle disease virus in broilers. Comparative Clinical Pathology. https://doi. org/10.1007/s00580-019-02936-9 Bland, E. J., Keshavarz, T., & Bucke, C. (2004). The influence of small oligosaccharides on the immune system. Carbohydrate Research, 339(10), 1673–1678. https://doi.org/10.1016/j. carres.2004.05.009 Dankowiakowska, A., Kozłowska, I., & Bednarczyk, M. (2013). Probiotics, prebiotics and snybiotics in poultry – Mode of action, limitation, and achievements. Journal of Central European Agriculture, 14(1), 467–478. https://doi.org/10.5513/JCEA01/14.1.1222 Flores-Maltos, D. A., Mussatto, S. I., Contreras-Esquivel, J. C., Rodríguez-Herrera, R., Teixeira, J. A., & Aguilar, C. N. (2016). Biotechnological production and application of fructooligosaccharides. In Critical Reviews in Biotechnology (Vol. 36, Issue 2, pp. 259–267). Taylor and Francis Ltd. https://doi.org/10.3109/07388551.2014.953443 Gaggìa, F., Mattarelli, P., & Biavati, B. (2010). Probiotics and prebiotics in animal feeding for safe food production. In International Journal of Food Microbiology (Vol. 141, Issue SUPPL.). https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.02.031 Janardhana, V., Broadway, M. M., Bruce, M. P., Lowenthal, J. W., Geier, M. S., Hughes, R. J., & Bean, A. G. D. (2009). Prebiotics modulate immune responses in the gutassociated lymphoid tissue of chickens. Journal of Nutrition, 139(7), 1404–1409. https://doi.org/10.3945/jn.109.105007 La Fata, G., Rastall, R. A., Lacroix, C., Harmsen, H. J. M., Mohajeri, M. H., Weber, P., & Steinert, R. E. (2017). Recent development of prebiotic research—statement from an expert workshop. In Nutrients (Vol. 9, Issue 12, p. 1376). MDPI AG. https://doi. org/10.3390/nu9121376 Ricke, S. C., Lee, S. I., Kim, S. A., Park, S. H., & Shi, Z. (2020). Prebiotics and the poultry gastrointestinal tract microbiome. Poultry Science, 99(2), 670–677. https://doi.org/10.1016/j.psj.2019.12.018 Shang, Y., Kumar, S., Thippareddi, H., & Kim, W. K. (2018). Effect of dietary fructooligosaccharide (FOS) supplementation on ileal microbiota in broiler chickens. Poultry Science, 97(10), 3622–3634. https://doi.org/10.3382/ps/pey131 Shang, Y., Regassa, A., Kim, J. H., & Kim, W. K. (2015). The effect of dietary fructooligosaccharide supplementation on growth performance, intestinal morphology, and immune responses in broiler chickens challenged with Salmonella Enteritidis lipopolysaccharides. Poultry Science, 94(12), 2887–2897. https://doi.org/10.3382/ps/pev275 Teng, P. Y., & Kim, W. K. (2018). Review: Roles of prebiotics in intestinal ecosystem of broilers. In Frontiers in Veterinary Science (Vol. 5, Issue OCT, p. 245). Frontiers Media S.A. https://doi.org/10.3389/fvets.2018.00245 Xu, Z. R., Hu, C. H., Xia, M. S., Zhan, X. A., & Wang, M. Q. (2003). Effects of dietary fructooligosaccharide on digestive enzyme activities, intestinal microflora and morphology of male broilers. Poultry Science, 82(6), 1030–1036. https://doi. org/10.1093/ps/82.6.1030

 

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